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甲基麟酸二甲庚酯(DMHMP,结构式如图1所示)是一种性能优良的萃取剂,主要物理化学性质及与磷酸三丁酯(TBP)间的对比列于表1)与TBP相比较,其分子中甲基直接与磷原子相连,甲基的推电子效应使P=O键上的电子云密度增大,从理论上来说,DMHMP具有更强的络合能力和萃取能力。通过前期研究,发现,DMHMP在酸性溶液中的溶解性能弱于TBP,这有利于减少萃取剂在实际工艺应用中的损耗。DMHMP在核工业领域中主要应用于钍、铀分离,不同研究者对DMHMP萃取钍、铀的机理开展了大量的基础研究,获得了DMHMP萃取Th($)、U(+)的分配比数据。四川大学和中国科学院上海应用物理研究所系统地研究了TBP、DMHMP、磷酸三异戊酯(TiAP)、磷酸三仲丁酯(TsBP)对硝酸、钍、铀及部分裂片元素的萃取情况,在此基础上展开了硝酸介质中DMHMP萃取Th($)和U(+)的动力学研究相关工作,此外,中国科学院上海应用物理研究所继续开展了DMHMP应用于钍基乏燃料后处理的工艺研究,通过研究发现,对于四、六价的金属元素,DMHMP的萃取性能明显优于TBP。
人们对Zr($)在HNO3溶液中的萃取行为已经进行了大量研究。高宏成等「山研究了磷酸三丁酯(苯为稀释剂)对硝酸锆的萃取行为,测定了萃合物的组成,并用红外光谱的结果对萃取机理作进一步说明;文献研究了甲基麟酸二甲庚酯(苯为稀释剂)对硝酸锆的萃取行为,测定了萃合物的组成,但并未说明温度对萃取行为的影响及红外光谱的情况。鉴于DMHMP萃取Zr($)在裂变产物分离及后处理工艺应用中具有一定的重要性,且缺乏系统地研究。所以本工作拟重新研究这一体系,以正十二烷为稀释剂,研究NO—浓度、萃取剂浓度、硝酸浓度及温度对萃取行为的影响,最终确定萃合物的组成及主要萃取反应方程式,并用红外光谱的结果对萃取行为作进一步说明。此外,在相同实验条件下,以TBP为萃取剂对比分析两种萃取剂对Zr($)的萃取行为。
1实验部分
1.1试剂与仪器
甲基麟酸二甲庚酯(DMHMP),自制,产品经过红外光谱(IR)、核磁共振(HNMRfPNMR)、质谱(MS)、元素分析及硝酸饱和法滴定分析等测试与表征,纯度为98.0%士2.0%;磷酸三丁酯(TBP)、正十二烷,均为分析纯,麦克林试剂;硝酸、五水合硝酸锆、硝酸钠、高氯酸钠,均为分析纯,国药集团化学试剂有限公司。不同体积分数的萃取剂由TBP/DMHMP和稀释剂正十二烷按照相应的体积比混合得到。不同浓度的HNO3由浓度为12.1mol/L的浓hno3在容量瓶中稀释得到,最后经半自动滴定管滴定,配制得到对应浓度的HNO3溶液。JA5003N电子天平,德国赛多利斯集团,精度为0.001gDC-0506低温恒温槽,上海舜宇恒平科学仪器有限公司;LPD2500多管漩涡混合仪,莱普特科学仪器有限公司;TDL80-2B台式电动离心机,深圳安科高技术股份有限公司;移液器,普兰德贸易有限公司;彩盘磁力搅拌器,IKA公司25ML半自动滴定管,ISOLAB公司GM300红外测温仪,上海徐吉电器有限公司iCAP7000SERIES原子发射光谱仪,ThermoSCIENTIFIC公司NexION300Q电感耦合等离子体质谱仪,PerkinElmer公司;iS50FT-IR红外光谱仪,NICOLET公司。
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